2006年2月發行
 
機房環境控制系統之整合應用
 

黃世貴

前言

        資訊機房為各企業單位資訊設備運轉的重要地點,如何建置適合資訊設備運轉的環境及確保環境穩定運轉,為各企業IT單位面臨困擾的問題。機房建置中的五大系統,電力、空調、消防、安全及環控是相互賴之為生,任何一個機電的問題,都會導致上述系統的潰決,而引發更大的災害。所以機電維護是機房的基礎保障。各企業之資訊機房都採行7*24hr運轉模式,而管理人員其值班方式採用多種班表方式,如單班制(8hr)及三班制(8hr*3)等值班方式。大多管理人員對於機電設施管理皆有畏懼的感覺,如何使各值班人員簡單方便的了解機房運作狀態,以預防資訊機房系統的潰決,為機房環控系統之最終目的。 

        在就作業管制中心而言,它是機房五大系統的應用管理者,從人員管制、系統監控到資料分析等,都是為了預防任何不必要人為疏忽而造成災害;除此之外,它還兼具了應用網路與電信系統的維護、客戶服務與24小時之聯繫窗口功能。因此,作業管制中心的人力編制是否允當,會影響機房是否能正常地運作。一般而言,兩個作業人力是基本的編組,計算基準是以一個待命監控人力,加上一個可執行服務作業的人力,這樣的編成才能執行有效且安全的管制作業。 

        但是目前各企業對於人力的編制都有吃緊的狀態,如何節省管理人員配置,為企業的重要課題。透過環境監控系統掌控機房運作狀態,可以減少人力的配置,並且達到有效的管理,確保機房運作穩定。 

筆者以專業的建置經驗提出機房建置所需各項系統的參考建議事項,希望能幫助資訊管理人員對於機房的建制與管理有初步的認知,且提出簡單及方便的管理方式,減輕管理人員人力之負擔。
 

機房建置所需項目
資訊設備運轉所需基本項目為電力、空調、消防等項目;對於機房將來擴充性及管理等問題,也必須考量機房隔間及管理方式等問題,這些都為機房建置所須注意項目。
 

根據各項系統特性逐一介紹: 

基本建置(電力、空調)

1.  電力系統需求

電力系統係為機房運作能否之主要關鍵,對於資訊機房所需之不斷電系統及空調系統皆須提供穩定的電力供電系統,然而在真實的IDC營運中,很少做到7天24小時的機電維護待命編組,多數是以定期保養、緊急報修的委外維護合作取代。舉例說明,颱風來襲風急雨勁,電力公司輸電系統受損,機房市電電力中斷,此時機房之電力系統可由緊急發電機系統持續供電,發電系統便可於最短時間內提供電力至資訊機房,所以發電系統的設置是必要的。 

電力各項系統運作若能充分的掌握狀態,可以避免電力系統的故障跳脫,如若能掌控電力系統各幹線迴路用電品質狀態,在事故發生前作預警性的警告,電力系統迴路發生故障時,若能立即得知故障地點斷路器,即可立即將故障排除,確保系統供電穩定,以上功能皆可透過環境控制系統提醒值班人員做緊急狀態的處理,避免電力系統潰決。 

2.  電力系統需求計算

(1)   總電力需求計算方式
              機房供電需求量=UPS系統(KVA)+空調系統(KVA)

(2)   UPS電力系統容量計算方式
               UPS系統容量=各機櫃電力需求*機櫃總數+(其他需求) 

舉例來說:假設單一機櫃需求電力為3KW,其他需求為20KW,需建置20個機櫃空間,要如何選擇機房UPS系統容量呢? 

我們可以使用功率公式來計算

視在功率(S)=實功率(P)+虛功率(Q)=實功率(P)/功率因數(P.F)
機房UPS系統容量(實功率P)=3KW*20+20KW=80KW
機房UPS系統容量(視在功率S)=80KW/功率因數P.F(假設為0.8)=100KVA

故可以選擇100KVA之UPS系統容量 

UPS備援方式可採用1+1或是N+1等兩種方式,兩種備援方式各有特色,如何決定使用哪一種的架構方式,最主要為考量將來容量擴充性,UPS廠商若在並聯技術上不夠穩定,通常會採用1+1的系統架構,但由於目前UPS並聯技術的提升,選擇N+1的系統架構,對於日後的擴充較為經濟。 

3.  空調系統建置

空調系統最主要的工作是將機房內部的熱散出,保持機房內部工作溫度,避免資訊設備因過熱的原因而發生,目前機房內一般會採用的空調系統架構如下:

(1)  
分離式冷氣
為一般家庭常用之空調系統,該系統是將壓縮機放至於戶外運轉,將空調箱放至於機房內,以維持機房溫度,此種架構方式對於小型機房為最經濟的方式,由於冷卻效率有限,缺點為無法提供大型機房空調之使用。


(2)  
箱型水冷式空調
此種空調架構採用水冷式散熱系統,採用冷卻水塔方式將熱散出,箱型主機使用壓縮機做熱交換,冷卻機房溫度。

(3)  
冰水式空調
此種空調架構為使用冰水主機製造冰水,使用小型送風機將冰水做熱交換,達到機房冷卻的效果。


4. 
空調需求量計算

通常建議採用2~3坪/冷凍頓做為計算方式

 

進階建置(環境控制系統)
       
機房管理人員如何有效的掌握機房運作的情形呢?機房環控系統可以整合的項目有哪些呢?其實簡單的來說,就是要減少人力負擔的工作事項都可以達到,在各項機電系統上所能達到的功能有哪些呢?

1.  電力系統
(1)  
用電品質偵測
(2)  
電力迴路狀態偵測
(3)  
電力迴路電流偵測
(4)  
發電機電力狀態偵測
(5)  
發電機油箱油位偵測

2.  空調系統
(1)  
空調主機運轉狀態
(2)  
空調冷卻系統狀態
(3)  
空調運轉溫度狀態

3.  消防系統
(1)  
消防主機運轉狀態
(2)  
消防感測器迴路運轉狀態

4.  環境偵測系統
(1)  
機房溫溼度變化狀態
(2)  
機房安全偵測

5.  門禁系統
(1)  
人員進出管制
(2)  
機櫃管制

6.  影像監視系統
(1)  
數位影像錄影
(2)  
高速球型攝影機操控
(3)  
遠端監視

7.  早期火警系統
空氣流量偵測

8.  告警系統
(1)  
LED字幕機告警顯示
(2)  
E-MAIL告警
(3)  
簡訊告警

9.  設備連動控制
(1)  
關係表建置
(2)  
設備連動控制
 

建置效應
透過各項系統連動功能,可以控管機房內部各項子系統運作情形,亦可透過遠端連線了解機房運作狀況,若發生異常狀況時,可透過告警子系統提供警告,立即得知機房變化情況,做最快速的反應措施,同時可以記錄機房運作情況,紀錄各項設備運轉情況,作為機房運轉調整之依據。

 

建置方式
本公司所開發之eAutoSec系統平台為針對機房環境控制系統所規劃設置的系統,可同時整合各項系統資訊,例如電力、空調、消防、早期火警偵測、環境變化監控、門禁、影像偵測等系統。透過工業級系統控制器,可以離線或在線方式控制設備運作,並且可經由WEB方式瀏覽機房運作狀態。

在機房有異常狀況時可透過事先的關係參數設定設備連動,依照事先設定溫度變化,開啟或是關閉空調主機;若機房溫度變化仍持續升高,可經由簡訊、EMAI或是LED字幕顯示器通知系統管理者,立即處理機房異常狀態。

 

結論
有效的掌控機房環境變化,為保證機房運作穩定的第一要素。在各項子系統發生異常狀況前,能有效的立即處理反應,為避面各項子系統潰決的預防方式。機房環境監控系統為掌控機房環境變化的最佳利器,透過自動化的控管,降低管理人員注意力的負擔,有效的使用管理資源,將人力用於其他網路設備的監管上,為目前業界最好的人力應用方式。
 


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